KR102442390B1 - Electronic component - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 바디; 제1 방향으로 상기 바디의 양단에 각각 형성되고, 구리(Cu)를 주성분으로 하는 한 쌍의 외부 전극; 상기 한 쌍의 외부 전극과 각각 접속되는 한 쌍의 메탈 프레임; 및 상기 외부 전극과 상기 메탈 프레임 사이에 각각 배치되는 한 쌍의 접합부재; 를 포함하고, 상기 접합부재는, 주석(Sn)계 솔더층; 상기 주석계 솔더층과 상기 외부 전극 사이에 형성되는 주석-구리계 합금 솔더층; 및 상기 주석계 솔더층과 상기 메탈 프레임 사이에 형성되는 주석계 합금 솔더층; 을 포함하는 전자 부품을 제공한다.The present invention, the body; a pair of external electrodes formed on both ends of the body in a first direction, and having copper (Cu) as a main component; a pair of metal frames respectively connected to the pair of external electrodes; and a pair of bonding members respectively disposed between the external electrode and the metal frame. Including, the bonding member, a tin (Sn)-based solder layer; a tin-copper-based alloy solder layer formed between the tin-based solder layer and the external electrode; and a tin-based alloy solder layer formed between the tin-based solder layer and the metal frame. It provides an electronic component comprising a.
Description
본 발명은 전자 부품에 관한 것이다.The present invention relates to electronic components.
적층형 커패시터는 소형이면서 고용량 구현이 가능하여 여러 가지 전자 기기에 사용되고 있다.Multilayer capacitors are used in various electronic devices because they can be small and high-capacity.
최근에는 친환경 자동차 및 전기 자동차의 급부상으로, 자동차 내 전력 구동 시스템이 증가하고 있으며, 이에 자동차에 필요한 적층형 커패시터의 수요도 증가하고 있다.Recently, with the rapid rise of eco-friendly vehicles and electric vehicles, electric power driving systems in automobiles are increasing, and accordingly, the demand for multilayer capacitors required for automobiles is also increasing.
자동차용 부품으로 사용되기 위해서는 높은 수준의 열 신뢰성, 전기적 신뢰성 및 기계적 신뢰성이 요구되므로 적층형 커패시터에 요구되는 성능도 점차 고도화되고 있다.Since high levels of thermal reliability, electrical reliability, and mechanical reliability are required to be used as automotive parts, the performance required for multilayer capacitors is also increasing.
이에 진동 및 변형에 대한 내구성이 강한 적층형 커패시터의 구조가 요구되고 있다.Accordingly, a structure of a multilayer capacitor having strong resistance to vibration and deformation is required.
이러한 진동 및 변형에 대한 내구성을 향상시키기 위한 방안으로, 메탈 프레임을 이용하여 적층형 커패시터를 기판으로부터 일정 간격 이격하여 실장하는 구조의 전자 부품이 있다.As a method for improving durability against vibration and deformation, there is an electronic component having a structure in which a multilayer capacitor is mounted at a predetermined distance from a substrate using a metal frame.
그러나, 상기 전자 부품은 기판 실장시 적층형 커패시터의 외부 전극과 메탈 프레임의 접합 부위가 열 및 기계적 충격에 의해 열화되어 적층형 커패시터가 메탈 프레임으로부터 분리되는 문제가 발생할 수 있다.However, when the electronic component is mounted on a board, the bonding portion between the external electrode of the multilayer capacitor and the metal frame is deteriorated by heat and mechanical shock, so that the multilayer capacitor is separated from the metal frame.
본 발명의 목적은, 적층형 커패시터의 내구성을 향상시키면서 적층형 커패시터와 메탈 프레임의 접합력을 향상시킬 수 있는 전자 부품을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electronic component capable of improving bonding strength between a multilayer capacitor and a metal frame while improving durability of the multilayer capacitor.
본 발명의 일 측면은, 바디; 제1 방향으로 상기 바디의 양단에 각각 형성되고, 구리(Cu)를 주성분으로 하는 한 쌍의 외부 전극; 상기 한 쌍의 외부 전극과 각각 접속되는 한 쌍의 메탈 프레임; 및 상기 외부 전극과 상기 메탈 프레임 사이에 각각 배치되는 한 쌍의 접합부재; 를 포함하고, 상기 접합부재는, 주석(Sn)계 솔더층; 상기 주석계 솔더층과 상기 외부 전극 사이에 배치되는 주석-구리계 합금 솔더층; 및 상기 주석계 솔더층과 상기 메탈 프레임 사이에 배치되는 주석계 합금 솔더층; 을 포함하는 전자 부품을 제공한다.One aspect of the present invention is a body; a pair of external electrodes formed on both ends of the body in a first direction, and having copper (Cu) as a main component; a pair of metal frames respectively connected to the pair of external electrodes; and a pair of bonding members respectively disposed between the external electrode and the metal frame. Including, the bonding member, a tin (Sn)-based solder layer; a tin-copper-based alloy solder layer disposed between the tin-based solder layer and the external electrode; and a tin-based alloy solder layer disposed between the tin-based solder layer and the metal frame. It provides an electronic component comprising a.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 주석계 솔더층은 구리를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the tin-based solder layer may include copper.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 주석계 솔더층은 은(Ag)를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the tin-based solder layer may further include silver (Ag).
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 메탈 프레임은 니켈(Ni), 철(Fe), 구리, 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 은 또는 이들 금속 중 2개 이상이 포함된 합금으로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the metal frame may be formed of nickel (Ni), iron (Fe), copper, aluminum (Al), chromium (Cr), silver, or an alloy containing two or more of these metals. have.
본 발명의 일 실시 예에서, 니켈, 주석, 팔라듐(Pd), 은 및 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 외부 전극의 표면에 일부 영역이 개방되도록 형성되는 도금막을 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a plating layer including at least one of nickel, tin, palladium (Pd), silver, and gold (Au) and formed to open a partial region on the surface of the external electrode may be further included. .
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 바디는, 유전체층; 및 상기 유전체층을 사이에 두고 번갈아 배치되고, 일단이 상기 제1 및 제2 외부 전극과 각각 접속되도록 제1 방향으로 상기 바디의 양면을 통해 각각 노출되는 제1 및 제2 내부 전극; 을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the body, a dielectric layer; and first and second internal electrodes disposed alternately with the dielectric layer interposed therebetween and exposed through both surfaces of the body in a first direction so that one end is respectively connected to the first and second external electrodes; may include
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 회부 전극은, 제1 방향으로 상기 바디의 양면에 각각 형성되는 머리부; 및 상기 머리부에서 상기 바디의 상하 면의 일부와 양 측면의 일부까지 각각 연장되는 밴드부; 를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the outer electrode, the head portion respectively formed on both sides of the body in the first direction; and a band portion extending from the head to a portion of the upper and lower surfaces of the body and a portion of both sides, respectively; may include.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 메탈 프레임은, 상기 외부 전극의 머리부와 접합되는 지지부; 및 상기 지지부의 하단에서 제1 방향으로 각각 연장되고 상기 바디 및 외부 전극으로부터 이격되는 실장부; 를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the metal frame may include a support portion bonded to the head of the external electrode; and mounting units extending from the lower end of the supporting unit in a first direction and spaced apart from the body and the external electrode. may include.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 주석계 솔더층 및 주석-구리계 합금 솔더층의 면적이 상기 머리부의 면적 대비 작게 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the area of the tin-based solder layer and the tin-copper-based alloy solder layer may be formed smaller than the area of the head.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 적층형 커패시터의 내구성을 향상시키면서 외부 전극과 메탈 프레임 간의 접합력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to improve the bonding strength between the external electrode and the metal frame while improving the durability of the multilayer capacitor.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 적용되는 적층형 커패시터를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 도 1의 적층형 커패시터에 적용되는 제1 및 제2 내부 전극을 각각 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1의 I-I'선 단면도이다.
도 4는 도 1의 적층형 커패시터에 메탈 프레임이 접합된 것을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 II-II'선 단면도이다.
도 6은 도 5의 A부분을 확대하여 나타낸 사진이다
도 7은 Sn-Cu계 합금층의 고온 접합력 개선 효과를 확인하기 위해 실험 예에 사용되는 전자 부품의 단면도이다.1 is a perspective view schematically illustrating a multilayer capacitor applied to a first embodiment of the present invention.
2A and 2B are plan views respectively illustrating first and second internal electrodes applied to the multilayer capacitor of FIG. 1 .
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line II′ of FIG. 1 .
FIG. 4 is a perspective view schematically illustrating that a metal frame is bonded to the multilayer capacitor of FIG. 1 .
5 is a cross-sectional view taken along line II-II' of FIG. 4 .
6 is an enlarged photograph of part A of FIG. 5 ;
7 is a cross-sectional view of an electronic component used in an experimental example to confirm the high-temperature bonding strength improvement effect of the Sn-Cu-based alloy layer.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
그러나, 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다.However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.In addition, the embodiment of the present invention is provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.
따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.Accordingly, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description, and elements indicated by the same reference numerals in the drawings are the same elements.
또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.
덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, 'including' a certain component throughout the specification means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위해 방향을 정의하면, 도면에 표시된 X, Y 및 Z는 각각 적층형 커패시터와 전자 부품의 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향을 나타낸다.When directions are defined in order to clearly describe the embodiment of the present invention, X, Y, and Z indicated in the drawings indicate the longitudinal direction, the width direction, and the thickness direction of the multilayer capacitor and the electronic component, respectively.
여기서 Z방향은 본 실시 예에서, 유전체층이 적층되는 적층 방향과 동일한 개념으로 사용될 수 있다.Here, the Z direction may be used in the same concept as the stacking direction in which the dielectric layers are stacked in this embodiment.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 적용되는 적층형 커패시터를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2(a) 및 도 2(b)는 도 1의 적층형 커패시터에 적용되는 제1 및 제2 내부 전극을 각각 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 1의 I-I'선 단면도이다.1 is a perspective view schematically showing a multilayer capacitor applied to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are first and second internal electrodes applied to the multilayer capacitor of FIG. 1 . Each is a plan view, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line I-I' of FIG. 1 .
먼저 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 실시 예의 전자 부품에 적용되는 적층형 커패시터의 구조에 대해 설명한다.First, a structure of a multilayer capacitor applied to the electronic component of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .
도 1내 도 3을 참조하면, 본 실시 예의 적층형 커패시터(100)는, 바디(110)와 바디(110)의 제1 방향으로 정의되는 X방향의 양 단부에 각각 형성되는 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)을 포함한다.1 to 3 , the
바디(110)는 복수의 유전체층(111)을 Z방향으로 적층한 다음 소성한 것으로서, 바디(110)의 서로 인접하는 유전체층(111) 사이의 경계는 주사 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)을 이용하지 않고 확인하기 곤란할 정도로 일체화될 수 있다.The
또한, 바디(110)는 복수의 유전체층(111)과 유전체층(111)을 사이에 두고 Z방향으로 번갈아 배치되는 서로 다른 극성을 가지는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)을 포함한다. In addition, the
또한, 바디(110)는 커패시터의 용량 형성에 기여하는 부분으로서의 액티브 영역과, 마진부로서 Z방향으로 상기 액티브 영역의 상하부에 각각 마련되는 커버 영역(112, 113)을 포함할 수 있다.In addition, the
이러한 바디(110)는 그 형상에 특별히 제한은 없지만, 육면체 형상일 수 있으며, Z방향으로 서로 대향하는 제1 및 제2 면(1, 2)과, 제1 및 제2 면(1, 2)과 서로 연결되고 X방향으로 서로 대향하는 제3 및 제4 면(3, 4)과, 제1 및 제2 면(1, 2)과 연결되고 제3 및 제4 면(3, 4)과 연결되며 서로 대향하는 제5 및 제6 면(5, 6)을 포함할 수 있다.The
유전체층(111)은 세라믹 분말, 예를 들어 BaTiO3계 세라믹 분말 등을 포함할 수 있다.The
상기 BaTiO3계 세라믹 분말은 BaTiO3에 Ca 또는 Zr 등이 일부 고용된 (Ba1-xCax)TiO3, Ba(Ti1-yCay)O3, (Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3 또는 Ba(Ti1-yZry)O3 등이 있을 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.The BaTiO 3 -based ceramic powder is a Ca or Zr in BaTiO 3 partially dissolved (Ba 1-x Ca x )TiO 3 , Ba(Ti 1-y Ca y )O 3 , (Ba 1-x Ca x )( Ti 1-y Zr y )O 3 or Ba(Ti 1-y Zr y )O 3 , and the like, but is not limited thereto.
또한, 유전체층(111)에는 상기 세라믹 분말과 함께, 세라믹 첨가제, 유기용제, 가소제, 결합제 및 분산제 등이 더 첨가될 수 있다.In addition, a ceramic additive, an organic solvent, a plasticizer, a binder, and a dispersant may be further added to the
상기 세라믹 첨가제는, 예를 들어 전이 금속 산화물 또는 전이 금속 탄화물, 희토류 원소, 마그네슘(Mg) 또는 알루미늄(Al) 등이 포함될 수 있다The ceramic additive may include, for example, a transition metal oxide or transition metal carbide, a rare earth element, magnesium (Mg), or aluminum (Al).
제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 서로 다른 극성을 인가 받는 전극으로서, 유전체층(111) 상에 형성되어 Z방향으로 적층될 수 있으며, 하나의 유전체층(111)을 사이에 두고 바디(110)의 내부에 Z방향을 따라 서로 대향되게 번갈아 배치될 수 있다.The first and second
이때, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 중간에 배치된 유전체층(111)에 의해 서로 전기적으로 절연될 수 있다.In this case, the first and second
한편, 본 발명에서는 내부 전극이 Z방향으로 적층된 구조를 도시하여 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 내부 전극이 Y방향으로 적층되는 구조에도 적용할 수 있다.Meanwhile, in the present invention, a structure in which the internal electrodes are stacked in the Z direction is illustrated and described, but the present invention is not limited thereto, and may also be applied to a structure in which the internal electrodes are stacked in the Y direction, if necessary.
이러한 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 일단이 바디(110)의 제3 및 제4 면(3, 4)을 통해 각각 노출될 수 있다.One end of the first and second
이렇게 바디(110)의 제3 및 제4 면(3, 4)을 통해 번갈아 노출되는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 단부는 후술하는 바디(110)의 X방향의 양 단부에 배치되는 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)과 각각 접속되어 전기적으로 연결될 수 있다.The ends of the first and second
위와 같은 구성에 따라, 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)에 소정의 전압을 인가하면 제1 및 제2 내부 전극(121, 122) 사이에 전하가 축적된다.According to the above configuration, when a predetermined voltage is applied to the first and second
이때, 적층형 커패시터(100)의 정전 용량은 상기 액티브 영역에서 Z방향을 따라 서로 중첩되는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 오버랩 된 면적과 비례하게 된다.In this case, the capacitance of the
또한, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)을 형성하는 재료는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 팔라듐-은(Pd-Ag)합금 등의 귀금속 재료 및 니켈(Ni) 및 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 이루어진 도전성 페이스트를 사용하여 형성될 수 있다.In addition, the material for forming the first and second
이때, 상기 도전성 페이스트의 인쇄 방법은 스크린 인쇄법 또는 그라비아 인쇄법 등을 사용할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the method for printing the conductive paste may use a screen printing method or a gravure printing method, but the present invention is not limited thereto.
제1 및 제2 외부 전극(131, 132)은 서로 다른 극성의 전압이 제공되며, 바디(110)의 X방향의 양 단부에 배치되고, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 노출되는 단부와 각각 접속되어 전기적으로 연결될 수 있다.The first and second
제1 외부 전극(131)은 제1 머리부(131a)와 제1 밴드부(131b)를 포함할 수 있다.The first
제1 머리부(131a)는 바디(110)의 제3 면(3)에 배치되며, 제1 내부 전극(121)에서 바디(110)의 제3 면(3)을 통해 외부로 노출되는 단부와 접촉하여 제1 내부 전극(121)과 제1 외부 전극(131)을 서로 물리적 및 전기적으로 연결하는 역할을 한다.The
제1 밴드부(131b)는 고착 강도 향상 등을 위해 제1 머리부(131a)에서 바디(110)의 제1, 제2, 제5 및 제6 면(1, 2, 5, 6)의 일부까지 각각 연장되는 부분이다.The
제2 외부 전극(132)은 제2 머리부(132a)와 제2 밴드부(132b)를 포함할 수 있다.The second
제2 머리부(132a)는 바디(110)의 제4 면(4)에 배치되며, 제2 내부 전극(122)에서 바디(110)의 제4 면(4)을 통해 외부로 노출되는 단부와 접촉하여 제2 내부 전극(122)과 제2 외부 전극(132)을 서로 물리적 및 전기적으로 연결하는 역할을 한다.The
제2 밴드부(132b)는 고착 강도 향상 등을 위해 제2 머리부(132a)에서 바디(110)의 제1, 제2, 제5 및 제6 면(1, 2, 5, 6)의 일부까지 각각 연장되는 부분이다.The
이러한 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)은 후술하는 제1 및 제2 접합 부재의 제1 및 제2 주석계 솔더층과의 사이에 주석-구리(Sn-Cu)계 합금 솔더층을 형성하기 위해 구리를 주성분으로 하여 형성될 수 있다.The first and second
또한, 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)은 바디(110)와의 결합 및 전기적 특성을 개선하기 위해 유리 성분 또는 소량의 기타 금속 성분을 더 포함할 수 있다.In addition, the first and second
또한, 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)의 표면에는 도금막(미도시)이 더 형성될 수 있다.In addition, a plating layer (not shown) may be further formed on the surfaces of the first and second
이 도금막은 니켈(Ni), 주석, 팔라듐(Pd), 은(Ag) 및 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하고, 주석-구리계 합금 솔더층 형성을 위해 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)의 표면에 적어도 일부 영역이 개방되도록 각각 형성될 수 있다.The plating layer includes at least one of nickel (Ni), tin, palladium (Pd), silver (Ag), and gold (Au), and first and second
도 4는 도 1의 적층형 커패시터에 메탈 프레임이 접합된 것을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 II-II'선 단면도이고, 도 6은 도 5의 A부분을 확대하여 나타낸 사진이다4 is a perspective view schematically showing that a metal frame is bonded to the multilayer capacitor of FIG. 1 , FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line II-II′ of FIG. 4 , and FIG. 6 is an enlarged photograph showing part A of FIG. 5 .
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시 예의 전자 부품(101)은, 적층형 커패시터(100)와, 적층형 커패시터(100)의 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)과 각각 접속되는 제1 및 제2 메탈 프레임(140, 150)과, 제1 및 제2 접합부재를 포함한다.4 to 6 , the
제1 메탈 프레임(140)은 제1 지지부(141) 및 제1 실장부(142)를 포함한다.The
제1 지지부(141)는 실장 면에 대해 수직으로 형성되고, 제1 외부 전극(131)의 제1 머리부(131a)와 접합되는 부분으로, 제1 외부 전극(131)의 제1 머리부(131a)와 전기적 및 물리적으로 연결된다.The
제1 실장부(142)는 제1 지지부(141)의 하단에서 제1 방향인 X방향으로 연장되어 실장 면에 대해 수평으로 형성되는 부분으로, 기판 실장시 접속 단자의 역할을 한다.The first mounting
또한, 제1 실장부(142)는 적층형 커패시터(100)의 하면으로부터 Z방향으로 소정 거리 이격되게 배치된다.In addition, the first mounting
제2 메탈 프레임(150)은 제2 지지부(151) 및 제2 실장부(152)를 포함한다.The
제2 지지부(151)는 실장 면에 대해 수직으로 형성되고, 제2 외부 전극(132)의 제2 머리부(132a)와 접합되는 부분으로, 제2 외부 전극(132)의 제2 머리부(132a)와 전기적 및 물리적으로 연결된다.The
제2 실장부(152)는 제2 지지부(151)의 하단에서 제1 방향인 X방향으로 연장되어 실장 면에 대해 수평으로 형성되는 부분으로, 기판 실장시 접속 단자의 역할을 한다.The second mounting
또한, 제2 실장부(152)는 적층형 커패시터(100)의 하면으로부터 Z방향으로 소정 거리 이격되게 배치된다.In addition, the
그리고, 이러한 제1 및 제2 메탈 프레임(140, 150)은 니켈(Ni), 철(Fe), 구리, 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 은 또는 이들 금속이 포함된 합금으로 형성될 수 있으며, 이에 후술하는 제1 및 제2 주석계 솔더층과의 사이에 주석과 메탈 프레임의 금속 성분을 포함하는 주석계 합금 솔더층을 형성할 수 있다.In addition, the first and second metal frames 140 and 150 may be formed of nickel (Ni), iron (Fe), copper, aluminum (Al), chromium (Cr) silver, or an alloy containing these metals. , a tin-based alloy solder layer including tin and a metal component of the metal frame may be formed between the first and second tin-based solder layers to be described later.
상기 제1 접합부재는 제1 외부 전극(131)의 제1 머리부(131a)와 제1 메탈 프레임(140)의 제1 지지부(141) 사이에 배치된다.The first bonding member is disposed between the
또한, 상기 제1 접합부재는 제1 주석계 솔더층(171), 제1 주석-구리계 합금 솔더층(161) 및 제1 주석계 합금 솔더층(181)을 포함한다.In addition, the first bonding member includes a first tin-based
제1 주석계 솔더층(171)은, 주석을 주성분으로 하며, 필요시 여기에 구리가 더 포함될 수 있다. 또한, 제1 솔더층(171)은 필요시 은이 더 포함될 수 있다.The first tin-based
또한, 제1 주석계 솔더층(171)은 그 면적이 제1 머리부(131a)의 면적 대비 작게 형성될 수 있다.Also, the area of the first tin-based
제1 주석-구리계 합금 솔더층(161)은 제1 주석계 솔더층(171)과 제1 머리부(131a) 사이에 형성되고, 제1 주석계 솔더층(171)의 주석 성분과 제1 머리부(131a)의 구리 성분에 의해 주석과 구리를 포함하는 합금으로 이루어진다.The first tin-copper-based
또한, 제1 내측 합금층(161)은 그 면적이 제1 머리부(131a)의 면적 대비 작게 형성될 수 있다.Also, the area of the first
제1 주석계 합금 솔더층(181)은 제1 주석계 솔더층(171)과 제1 지지부(141) 사이에 형성되고, 제1 주석계 솔더층(171)의 주석 성분과 제1 메탈 프레임(140)의 제1 지지부(141)에 포함된 금속 성분에 의해 재질이 결정될 수 있다.The first tin-based
예컨대, 제1 메탈 프레임(140)이 구리로 형성되는 경우 제1 주석계 합금 솔더층(181)은 주석과 구리의 합금층이 될 수 있다.For example, when the
상기 제2 접합부재는 제2 외부 전극(132)의 제2 머리부(132a)와 제2 메탈 프레임(150)의 제2 지지부(151) 사이에 배치된다.The second bonding member is disposed between the
또한, 상기 제2 접합부재는 제2 주석계 솔더층(172), 제1 주석-구리계 합금 솔더층(162) 및 제1 주석계 합금 솔더층(182)을 포함한다.In addition, the second bonding member includes a second tin-based
제2 주석계 솔더층(172)은, 주석을 주성분으로 하며, 필요시 여기에 구리가 더 포함될 수 있다. 또한, 제2 주석계 솔더층(172)은 필요시 은이 더 포함될 수 있다.The second tin-based
또한, 제2 주석계 솔더층(172)은 그 면적이 제2 머리부(132a)의 면적 대비 작게 형성될 수 있다.Also, the area of the second tin-based
제2 주석-구리계 합금 솔더층(162)은 제2 주석계 솔더층(172)과 제2 머리부(132a) 사이에 형성되고, 제2 주석계 솔더층(172)의 주석 성분과 제2 머리부(132a)의 구리 성분에 의해 주석과 구리를 포함하는 합금으로 이루어진다.The second tin-copper
또한, 제2 내측 합금층(162)은 그 면적이 제2 머리부(132a)의 면적 대비 작게 형성될 수 있다.Also, the area of the second
제2 주석계 합금 솔더층(182)은 제1 주석계 솔더층(172)과 제1 지지부(142) 사이에 형성되고, 제2 주석계 솔더층(172)의 주석 성분과 제2 메탈 프레임(150)의 제1 지지부(151)에 포함된 금속 성분에 의해 재질이 결정될 수 있다.The second tin-based
예컨대, 제2 메탈 프레임(150)이 구리로 형성되는 경우 제1 주석계 합금 솔더층(182)은 주석과 구리의 합금층이 될 수 있다.For example, when the
종래의 메탈 프레임을 갖는 적층형 커패시터는 적층형 커패시터와 메탈 프레임이 솔더에 의해 접합되는데, 기판 실장을 위한 리플로우 처리시 솔더가 용융되면서 적층형 커패시터가 메탈 프레임으로부터 탈락되거나 기울어지는 문제가 발생하기 쉽다.In the conventional multilayer capacitor having a metal frame, the multilayer capacitor and the metal frame are joined by solder, and as the solder melts during a reflow process for mounting the board, a problem in which the multilayer capacitor is dropped from the metal frame or is inclined is likely to occur.
또한, 메탈 프레임과 솔더, 외부 전극과 솔더의 계면은 이종 재료로 접합되는바, 온도 사이클 등의 열충격 환경에 장시간 노출시 각 소재의 열팽창률 차이에 따른 응력이 누적되어 계면의 열화 및 분리 현상이 발생되기 쉽다.In addition, the interface between the metal frame and the solder, and the external electrode and the solder is joined by a different material, and when exposed to a thermal shock environment such as a temperature cycle for a long time, stress due to the difference in the thermal expansion coefficient of each material is accumulated, thereby preventing deterioration and separation of the interface. prone to occur
이러한 문제를 해소하기 위해, 메탈 프레임의 접합 계면의 일부에 고융점의 니켈-주석 합금층을 형성시켜 상기 리플로우에 의한 접합 열화를 개선한다.In order to solve this problem, a high melting point nickel-tin alloy layer is formed on a part of the bonding interface of the metal frame to improve bonding deterioration due to the reflow.
그러나, 외부 전극의 표면에 니켈이 노출되면, 니켈의 산화에 의해 전기적 특성이 저하될 수 있다.However, when nickel is exposed on the surface of the external electrode, electrical properties may be deteriorated due to oxidation of nickel.
본 실시 예에 따르면, 외부 전극을 구리로 형성하고 외부 전극과 메탈 프레임을 접합하기 위한 솔더층을 주석계 솔더층으로 구성하여 주석계 솔더층과 외부 전극 사이의 적어도 일부 영역에 고융점의 합금층이 형성되며 외부 전극과 메탈 프레임이 접합되도록 함으로써, 종래의 리플로우 처리시 솔더 용융에 의해 적층형 커패시터가 메탈 프레임으로부터 탈락되거나 기울어지는 것을 방지할 수 있다.According to this embodiment, an alloy layer having a high melting point is formed in at least a partial region between the tin-based solder layer and the external electrode by forming the external electrode of copper and forming a solder layer for bonding the external electrode and the metal frame with a tin-based solder layer. This is formed and the external electrode and the metal frame are bonded to each other, so that it is possible to prevent the multilayer capacitor from falling off or tilting from the metal frame due to solder melting during the conventional reflow process.
또한, 외부 전극의 표면을 니켈 등으로 도금하지 않고 구리로 이루어진 부분이 외부에 그대로 노출되므로, 종래의 니켈 도금시 니켈 성분의 높은 산화 작용에 의한 전기적 특성의 열화를 개선할 수 있다.In addition, since the portion made of copper is exposed to the outside without plating the surface of the external electrode with nickel or the like, deterioration of electrical characteristics due to the high oxidation action of the nickel component during conventional nickel plating can be improved.
이하, 본 발명의 실시 예에 의한 고온 접합력의 개선 효과를 확인하기 위해, 외부 전극과 메탈 프레임 사이에 형성되는 주석-구리(Sn-Cu) 합금층의 면적을 변화시키면서 그에 따른 고온 접합 강도를 평가한다.Hereinafter, in order to confirm the effect of improving the high-temperature bonding strength according to an embodiment of the present invention, the high-temperature bonding strength is evaluated while changing the area of the tin-copper (Sn-Cu) alloy layer formed between the external electrode and the metal frame. do.
도 7을 참조하면, 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)의 제1 및 제2 머리부(131a, 132a)와 제1 및 제2 메탈 프레임(140, 150)의 제1 및 제2 지지부(141, 151) 사이에 솔더(190, 200)를 각각 형성하되, Z방향으로 중간의 솔더는 주석-구리(Sn-Cu)계 솔더(192, 202)를 이용하고, 그 상하 측의 솔더는 주석-안티몬(Sn-Sb)계 솔더(191, 193, 201, 203)를 이용한다.Referring to FIG. 7 , the first and
본 실험은 적층형 커패시터의 양쪽에 형성된 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)에 솔더(190, 200)를 이용하여 제1 및 제2 메탈 프레임(140, 150)의 제1 및 제2 지지부(141, 151)를 각각 접합하고, 이때 솔더(190, 200)는 주석-구리계 솔더(192, 202)와 주석-안티몬계 솔더(191, 193, 201, 203)를 사용한다.In this experiment, the first and second support portions of the first and second metal frames 140 and 150 by using
여기서, 제1 및 제2 메탈 프레임(140, 150)의 제1 및 제2 지지부(141, 151)에 도포되는 주석-구리계 솔더(192, 202)의 면적은 a로, 주석-안티몬계 솔더(191, 193, 201, 203)가 도포되는 면적은 b로 정의한다.Here, the area of the tin-copper-based
이때, 주석-구리 합금층(미도시)은 단면 연마를 통해 계면을 노출시켜 측정할 수 있으며, 본 실험에 따르면 주석-구리계 솔더(192, 202)가 도포된 부분에서만 형성되므로, 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)의 머리부(131a, 132a)와 솔더(190, 200)의 계면에 형성되는 주석-구리 합금층의 면적은 a/(a+b)로 산출할 수 있다.At this time, the tin-copper alloy layer (not shown) can be measured by exposing the interface through cross-sectional polishing, and according to this experiment, since it is formed only on the portion where the tin-copper-based
본 실험에서 고온 접합 강도는 솔더(190, 200)를 이용하여 제1 및 제2 메탈 프레임(140, 150)이 접합된 적층형 커패시터(100)의 바디(110)의 제2 면(2)에 250mg의 하중을 갖는 물체(미도시)를 설치하고 270℃의 리플로우 처리를 3회 실시하여 적층형 커패시터(100)의 탈락 여부로 평가한다. 이때, 각 조건 별로 시료의 수는 5개씩으로 한다.In this experiment, the high-temperature bonding strength was 250 mg on the
(EA)number of dropouts
(EA)
표 1을 참조하면, a/(a+b)=0인 경우, 즉 주석-구리계 솔더가 도포되지 않으면 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)의 제1 및 제2 머리부(131a, 132a)와 제1 및 제2 메탈 프레임(140, 150)의 제1 및 제2 지지부(141, 151) 사이에 고융점의 주석-구리 합금층이 형성되지 않게 되고, 이에 고온 하중에 의해 적층형 커패시터(100)의 탈락이 발생하였다.Referring to Table 1, when a/(a+b)=0, that is, when tin-copper-based solder is not applied, the first and
반면에, a/(a+b)가 0을 초과하는 경우, 즉 제1 및 제2 메탈 프레임(140, 150)의 제1 및 제2 지지부(141, 151)에 주석-구리계 솔더(192, 202)가 도포되어 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)의 제1 및 제2 머리부(131a, 132a)와 제1 및 제2 메탈 프레임(140, 150)의 제1 및 제2 지지부(141, 151) 사이에 주석-구리 합금층이 일부라도 형성되면, 고온 하중에 의한 적층형 커패시터(100)의 탈락이 발생하지 않았다.On the other hand, when a/(a+b) exceeds 0, that is, the tin-copper-based
따라서, 본 발명에서와 같이 외부 전극이 구리를 포함하여 형성되고 접합 부재가 주석계 솔더층을 포함하면, 주석계 솔더층과 외부 전극의 계면에 주석-구리계 합금 솔더층이 마련되어 적층형 커패시터와 메탈 프레임의 접합력을 향상시킬 수 있다.Therefore, as in the present invention, when the external electrode is formed to include copper and the bonding member includes a tin-based solder layer, a tin-copper-based alloy solder layer is provided at the interface between the tin-based solder layer and the external electrode to form a multilayer capacitor and a metal layer. The bonding strength of the frame can be improved.
본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims.
따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.Accordingly, various types of substitutions, modifications and changes will be possible by those skilled in the art within the scope not departing from the technical spirit of the present invention described in the claims, and this also falls within the scope of the present invention. something to do.
100: 적층형 커패시터
101: 전자 부품
110: 바디
111: 유전체층
121, 122: 제1 및 제2 내부 전극
131, 132: 제1 및 제2 외부 전극
131a, 132a: 제1 및 제2 머리부
131b, 132b: 제1 및 제2 밴드부
140, 150: 제1 및 제2 메탈 프레임
141, 151: 제1 및 제2 지지부
142, 152: 제1 및 제2 실장부
161, 162: 제1 및 제2 주석-구리계 합금 솔더층
171, 172: 제1 및 제2 주석계 솔더층
181, 182: 제1 및 제2 주석계 합금 솔더층100: multilayer capacitor
101: electronic component
110: body
111: dielectric layer
121, 122: first and second internal electrodes
131, 132: first and second external electrodes
131a, 132a: first and second heads
131b, 132b: first and second band portions
140, 150: first and second metal frames
141, 151: first and second support parts
142, 152: first and second mounting units
161, 162: first and second tin-copper-based alloy solder layers
171, 172: first and second tin-based solder layers
181, 182: first and second tin-based alloy solder layers
Claims (9)
제1 방향으로 상기 바디의 양단에 각각 형성되고, 구리(Cu)를 주성분으로 하는 한 쌍의 외부 전극;
상기 한 쌍의 외부 전극과 각각 접속되는 한 쌍의 메탈 프레임; 및
상기 외부 전극과 상기 메탈 프레임 사이에 각각 배치되는 한 쌍의 접합부재; 를 포함하고,
상기 접합부재는, 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 중간에 위치하는 주석-구리(Sn-Cu)계 솔더; 및 상기 주석-구리계 솔더의 상하 측에 각각 위치하는 주석-안티몬(Sn-Sb)계 솔더; 를 포함하는 전자 부품.
body;
a pair of external electrodes formed on both ends of the body in a first direction, and having copper (Cu) as a main component;
a pair of metal frames respectively connected to the pair of external electrodes; and
a pair of bonding members respectively disposed between the external electrode and the metal frame; including,
The bonding member may include a tin-copper (Sn-Cu)-based solder positioned in the middle in a second direction perpendicular to the first direction; and tin-antimony (Sn-Sb)-based solder respectively positioned on upper and lower sides of the tin-copper-based solder; Electronic components comprising a.
상기 메탈 프레임은 니켈(Ni), 철(Fe), 구리, 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 은 또는 이들 금속 중 2개 이상이 포함된 합금으로 형성되는 전자 부품.
According to claim 1,
The metal frame is an electronic component formed of nickel (Ni), iron (Fe), copper, aluminum (Al), chromium (Cr), silver or an alloy containing two or more of these metals.
니켈, 주석, 팔라듐(Pd), 은 및 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 외부 전극의 표면에서 상기 접합부재가 형성된 부분을 제외한 나머지 부분에 형성되는 도금막을 더 포함하는 전자 부품.
According to claim 1,
An electronic component comprising at least one of nickel, tin, palladium (Pd), silver, and gold (Au), and further comprising a plating film formed on the surface of the external electrode except for the portion where the bonding member is formed.
상기 바디는, 유전체층; 및 상기 유전체층을 사이에 두고 번갈아 배치되고, 일단이 상기 제1 및 제2 외부 전극과 각각 접속되도록 제1 방향으로 상기 바디의 양면을 통해 각각 노출되는 제1 및 제2 내부 전극; 을 포함하는 전자 부품.
According to claim 1,
The body may include a dielectric layer; and first and second internal electrodes disposed alternately with the dielectric layer interposed therebetween and exposed through both surfaces of the body in a first direction so that one end is respectively connected to the first and second external electrodes; Electronic components comprising a.
상기 외부 전극은, 제1 방향으로 상기 바디의 양면에 각각 형성되는 머리부; 및 상기 머리부에서 상기 바디의 상하 면의 일부와 양 측면의 일부까지 각각 연장되는 밴드부; 를 포함하는 전자 부품.
According to claim 1,
The external electrode may include a head formed on both surfaces of the body in a first direction; and a band portion extending from the head to a portion of the upper and lower surfaces of the body and a portion of both sides, respectively; Electronic components comprising a.
상기 메탈 프레임은, 상기 외부 전극의 머리부와 접합되는 지지부; 및 상기 지지부의 하단에서 제1 방향으로 각각 연장되고 상기 바디 및 외부 전극으로부터 이격되는 실장부; 를 포함하는 전자 부품.
8. The method of claim 7,
The metal frame may include a support part joined to the head of the external electrode; and mounting units extending from the lower end of the supporting unit in a first direction and spaced apart from the body and the external electrode. Electronic components comprising a.
상기 주석-구리계 솔더 및 주석-안티몬계 솔더가 머리부와 접촉되는 총 면적이 상기 머리부의 면적 대비 작게 형성되는 전자 부품.8. The method of claim 7,
and a total area in which the tin-copper-based solder and the tin-antimony-based solder are in contact with the head is smaller than that of the head.
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